智能變電站與常規(guī)變電站的運(yùn)維差異

麻杰

摘 要：對(duì)智能變電站的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)合變電運(yùn)維工作，分析了智能變電站與常規(guī)變電站在二次系統(tǒng)接線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行維護(hù)等方面的差異。

關(guān)鍵詞：智能變電站;運(yùn)行維護(hù);差異

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球能源需求量增加，環(huán)境問(wèn)題日益突出。依靠科技、信息化和通信技術(shù)的進(jìn)步，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的要求，成為全球電力工業(yè)的共同選擇。智能變電站是智能電網(wǎng)的主要環(huán)節(jié)之一，是智能電網(wǎng)基礎(chǔ)運(yùn)行參量采集和管控執(zhí)行點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制的核心平臺(tái)之一。

1 智能變電站與傳統(tǒng)變電站區(qū)別

1.1 二次系統(tǒng)接線結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站最大的變化在于二次系統(tǒng)，其接線結(jié)構(gòu)、電壓電流回路等方面都發(fā)生了根本性的變化。傳統(tǒng)變電站二次回路包括直流回路（控制、信號(hào)回路等）和交流回路（保護(hù)、測(cè)量回路等），測(cè)控、保護(hù)裝置與一次設(shè)備之間通過(guò)電纜連接。而在智能變電站中，測(cè)控、保護(hù)裝置與一次設(shè)備之間的電纜被光纜所取代，電纜中傳輸?shù)慕恢绷餍盘?hào)被網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膱?bào)文取代，大大節(jié)省了傳統(tǒng)二次電纜，節(jié)約成本，同時(shí)也降低了常規(guī)變電站因?yàn)槎坞娎|易受電磁干擾、信號(hào)衰減等因素帶來(lái)的調(diào)試、維護(hù)難度。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，三層即過(guò)程層、間隔層和站控層，兩網(wǎng)即站控層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。

1.2.1 過(guò)程層

過(guò)程層的作用是實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備與一次設(shè)備之間的接口及交互功能，完成開關(guān)量輸入、輸出，模擬量采集和控制命令發(fā)送等。過(guò)程層設(shè)備主要包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、合并單元、智能終端等。每個(gè)間隔一次設(shè)備的運(yùn)行信息，如斷路器位置、隔離開關(guān)位置、變壓器檔位等硬接點(diǎn)信號(hào)通過(guò)電纜傳輸?shù)街悄芙K端，再由智能終端以GOOSE形式通過(guò)光纖上傳給間隔層設(shè)備。而電流互感器采集的電流值傳輸至本間隔的合并單元，電壓互感器采集的電壓值傳輸值傳輸給母線合并單元，再由母線合并單元通過(guò)光纜傳輸至其他間隔的合并單元。線路或主變壓器的合并單元再將采集的電流電壓以SV的形式通過(guò)光纖傳輸至間隔層設(shè)備。

1.2.2 間隔層

間隔層的作用是實(shí)現(xiàn)保護(hù)及測(cè)控功能，以及相關(guān)的控制閉鎖和間隔層信息的人機(jī)交互功能等，基本與傳統(tǒng)變電站相同，只是數(shù)據(jù)傳輸由光纜取代電纜，傳輸?shù)男盘?hào)由數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)。間隔層設(shè)備主要包括保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量等二次設(shè)備。

1.2.3 站控層

站控層的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)全站各間隔一次設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、二次設(shè)備異常信息的監(jiān)控告警及全站一次設(shè)備的控制等功能。

1.2.4 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)

在智能變電站中，為了確保采樣及跳合閘的正確性，保護(hù)及測(cè)控通常采取直采直跳組網(wǎng)模式。即合并單元采樣后SV報(bào)文直接上傳給保護(hù)及測(cè)控裝置，保護(hù)裝置及測(cè)控裝置跳、合閘直接下傳給智能終端，中途數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。因此過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)中SV不再單獨(dú)組網(wǎng)，只包括GOOSEA網(wǎng)、GOOSEB網(wǎng)。由于光纖對(duì)電磁輻射具有天然的免疫，它成為了過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖走x介質(zhì)。

1.2.5 站控層網(wǎng)絡(luò)

站控層網(wǎng)絡(luò)包括MMSA網(wǎng)、MMSB網(wǎng)、在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)。間隔層通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)與站控層聯(lián)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。

1.3 二次設(shè)備布置

在二次設(shè)備布置方面，常規(guī)變電站將就地互感器的各采樣值通過(guò)電力電纜按其功能和作用排列至保護(hù)室各保護(hù)屏和測(cè)控屏的端子排上，通過(guò)各端子再與測(cè)控裝置、保護(hù)裝置和操作箱實(shí)現(xiàn)功能對(duì)接;智能變電站就地采用智能終端、合并單元作為保護(hù)/測(cè)控裝置與一次設(shè)備之間的接口，通過(guò)光纖與保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)接，各種信息傳遞和功能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中邏輯功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

常規(guī)變電站中主變的非電量保護(hù)在保護(hù)屏中與電量保護(hù)共裝置或單獨(dú)組屏，而智能變電站中非電量保護(hù)采用就地保護(hù)裝置與一次設(shè)備通過(guò)電纜之間對(duì)接。

1.4 保護(hù)壓板

常規(guī)變電站的保護(hù)壓板采用硬壓板，而在智能變電站中，二次回路由電纜回路變成了光纖回路，大部分硬壓板被軟壓板所取代，只有檢修壓板為硬壓板，壓板的投退發(fā)生了較大變化，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

保護(hù)裝置的軟壓板不作為保護(hù)定值下達(dá)，其常見運(yùn)行方式下的投退狀態(tài)由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，變電運(yùn)維人員對(duì)壓板（含軟、硬壓板）投退的正確性負(fù)責(zé)。

保護(hù)裝置投退由軟壓板進(jìn)行控制，軟壓板操作由變電運(yùn)維人員執(zhí)行，不允許通過(guò)投退智能終端的跳、合閘出口硬壓板投退保護(hù)，裝置異常處理、事故檢查等特殊情況除外。

軟壓板的投退，變電運(yùn)維人員通常采用當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)操作模式（不具備技術(shù)條件的除外）。操作前、后均應(yīng)在監(jiān)控畫面上核對(duì)軟壓板實(shí)際狀態(tài)，操作后應(yīng)在保護(hù)裝置上檢查軟壓板狀態(tài)無(wú)誤。因通信中斷無(wú)法遠(yuǎn)程投退軟壓板時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)為就地操作。

2 智能變電站給變電運(yùn)維工作帶來(lái)的轉(zhuǎn)變

2.1 倒閘操作的變化

2.1.1 一次方面

常規(guī)變電站需在測(cè)控屏上實(shí)現(xiàn)斷路器遠(yuǎn)方操作，隔離開關(guān)、主變中性點(diǎn)接地刀閘的分合操作則通常是就地操作，現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的操作順序邏輯也需通過(guò)五防系統(tǒng)電腦鑰匙實(shí)現(xiàn)對(duì)接;智能變電站站中斷路器、隔離開關(guān)、主變中性點(diǎn)接地刀閘的分合操作可在監(jiān)控后臺(tái)上采用“雙人雙機(jī)”模式進(jìn)行，并直接與五防系統(tǒng)進(jìn)行通信。

2.1.2 二次方面

常規(guī)變電站中，一次設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)、熱備用狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置出口壓板、功能壓板均應(yīng)按要求投入。正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)屏檢修狀態(tài)投/退壓板應(yīng)退出。在智能變電站中，一次設(shè)備處于運(yùn)行、熱備用狀態(tài)時(shí)，與該設(shè)備相關(guān)的保護(hù)裝置功能軟壓板、出口軟壓板、智能終端出口硬壓板均應(yīng)按要求投入，各裝置的檢修狀態(tài)硬壓板應(yīng)退出。

2.2 巡視維護(hù)項(xiàng)目的變化

2.2.1 熱交換器維護(hù)

因智能變電站的智能終端柜內(nèi)的保護(hù)裝置及光纖對(duì)環(huán)境有一次的要求，故在每一個(gè)終端柜后均安裝一套熱交換器，用于調(diào)節(jié)柜體內(nèi)的溫度和濕度，運(yùn)維人員在日常巡視維護(hù)中均增加對(duì)熱交換器的檢查項(xiàng)目，原則上每年需對(duì)熱交換機(jī)進(jìn)行一次水沖洗以保證濾網(wǎng)的干凈。

2.2.2 保護(hù)定置核對(duì)維護(hù)

每個(gè)智能變電站只配有一個(gè)打印機(jī)，每塊保護(hù)屏后配有一個(gè)打印機(jī)接口，保護(hù)定值的打印可通過(guò)兩種方式進(jìn)行：對(duì)每塊保護(hù)屏保護(hù)裝置依次進(jìn)行保護(hù)定值打印，保護(hù)定值打印信息完整;在后臺(tái)機(jī)對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行打印，只能打印出保護(hù)定值，保護(hù)定值中的控制字和矩陣等不能打印，保護(hù)定值信息不完整。

2.2.3 巡視項(xiàng)目

在智能變電站中，正常巡視由原先現(xiàn)場(chǎng)巡視新增了遠(yuǎn)程巡視，巡視重點(diǎn)查看裝置“SV通道”、“GOOSE通道”正?！，F(xiàn)場(chǎng)巡視內(nèi)容新增了合并單元的巡視、智能終端柜的巡視、過(guò)程層交換機(jī)的巡視和定期檢查網(wǎng)絡(luò)分析儀運(yùn)行情況。

2.3 檢修狀態(tài)壓板的作用發(fā)生改變

在傳統(tǒng)變電站中，保護(hù)裝置檢修狀態(tài)壓板的作用是屏蔽裝置的故障及動(dòng)作信息。在智能變電站中，為了確保在檢修過(guò)程中不發(fā)生誤跳合閘，在保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、智能終端、合并單元中均配置了“檢修狀態(tài)”硬壓板。當(dāng)該壓板投入后，其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打上了“檢修”的標(biāo)記，裝置間的邏輯關(guān)系取決于此標(biāo)記。例如，當(dāng)保護(hù)裝置的檢修狀態(tài)壓板投入，智能終端的檢修狀態(tài)壓板未投入，當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)出跳閘指令后，因兩者狀態(tài)不對(duì)應(yīng)，斷路器不會(huì)跳閘。

3 結(jié)語(yǔ)

智能變電站是銜接智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的重要組成部分，隨著智能變電站的不斷建設(shè)，變電運(yùn)維人員需要盡快熟練掌握智能變電站運(yùn)維的知識(shí)和技能，從而提高運(yùn)維水平，確保智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]智能變電站技術(shù)導(dǎo)則：Q/GDW383—2009[S].國(guó)家電網(wǎng)公司. 2009-12-25.

[2]智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范：Q/GDW441—2010[S].國(guó)家電網(wǎng)公司.2010-04-27.